Báo cáo thành tựu của các ứng dụng di truyền học của Việt Nam và trên thế giới

BÀI BÁO CÁO
THÀNH TỰU CỦA CÁC ỨNG DỤNG 
DI TRUYỀN HỌC
CỦA VỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
Thực hiện : Nguyễn Duy Phúc
 Trần Nguyễn Anh Khoa
 Nguyễn Lý Hoàng Linh
*Nội dung
Ứng dụng ưu thế lai
Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
Tạo gống bằng công nghệ tế bào
Ứng dụng công nghệ gen
Ưu thế lai
1.Khái niệm ưu thế lai
Là hiện tượng con lai có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển cao vượt trội so với các dạng bố mẹ
2.Phương pháp tạo ưu thế lai
B1 Tạo ra những dòng thuần chủng khác nhau
B2 Cho lai các dòng thuần chủng với nhau để tạo ưu thế lai cao
3.Ưu-Nhược điểm
Ưu điểm : con lai có ưu thế lai cao, được sử dụng vào mục đích kinh tế, thu sản phẩm
Nhược điểm : tốn thời gian, công sức
 Không dùng được con lai F1 làm giống, bởi ưu thế lai giảm dần qua các thế hệ
4.Một số thành tựu
 -Giống cây trồng
 +Giống lúa lai PAC 807
Ngoài đặc tính trội là thời gian sinh trưởng cực ngắn, lúa lai PAC 807 còn cho năng suất cao. Tỷ lệ hạt chắc trên bông có thể đạt từ 160-170 hạt, trọng lượng 24 gram/1.000 hạt. Năng suất lúa đạt từ 8-9 tấn/ha, nếu chăm sóc đúng quy trình kỹ thuật có thể đạt trên 10 tấn. 
Giống lúa PAC 807 có nguồn gốc từ Ấn Độ, là giống lúa lai 3 dòng, do Công ty Advanta nghiên cứu lai tạo và sản xuất. 
 +Giống lúa lai DT17 ( giống lúa DT10 x giống lúa OM80) có năng suất cao, hạt gạo dài, trong, cho cơm  dẻo
 +Giống lúa lai  Quốc Hương ưu số 5 (có khả năng chống sâu bệnh tốt, năng suất 9,5-10 tấn/ha)
 +Giống ngô lai LNV 66
(năng suất cao, thích nghi rộng)
 +Một số giống rau quả F1 sinh trưởng khoẻ, năng suất cao, kháng bệnh tốt, trồng được quanh năm
Khổ qua F1 MT-282
-Giống vật nuôi
Bò Sin Ấn Độ Bò vàng Việt Nam
 Bò Lai Sin 
 ( cho sản lượng sữa và thịt cao)
*Một số giống bò sữa lai cho năng suất cao
Bò Lai
(bò  Hà Lan  X  bò Vàng Việt Nam)
Bò Lai
(bò đực Hà Lan  X  cái Lai Sin)
*Các tổ hợp lai cho ưu thế lai cao ở lợn:
Lợn Đại Bạch Lợn Móng Cái 
 Lợn lai F1 
 có sức sống cao hơn, tăng trọng nhanh,
 tỉ lệ nạc cao
Lợn Móng Cái Lợn rừng
Lợn rừng lai( chất lượng thịt ngon)
*Một số tổ hợp lai cho ưu thế lai cao ở gà:
Gà Ri Gà Đông Tảo
Gà Ri Gà Tam Hoàng 
*Các tổ hợp lai cho ưu thế lai cao ở vịt
 X
 X
Cá chép lai Cá trê vàng lai, dễ nuôi, tăng trọng nhanh thịt thơm lớn nhanh, nhiều thịt ngon
Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
1.Quy trình
B1 Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến
B2 Chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn
B3 Tạo dòng thuần chủng
2.Một số thành tựu
Nho tứ bội không hạt
Táo Gia Lộc cho 2 vụ quả/năm rất sai quả, năng suất cao và ổn định
 Cam mật 3n không hạt
 Bưởi 3n không hạt
Ứng dụng : bưởi đường lá cam Tân Triều : không hạt
Một số loại quả không hạt
Dưa hấu
Cà chua
Tạo giống Ngô DT6: chín sớm, năng suất cao, hàm lượng Pr tăng 1,5%..
Cà chua DT 28 có dạng quả đẹp, vai trắng, khi chín có màu đỏ tươi hấp dẫn, nhiều bột, thịt ngọt, chất lượng tốt; vỏ cứng, thời gian bảo quản dài, phù hợp thị hiếu ăn tươi và chế biến xuất khẩu....
Giống lúa Mộc tuyền đột biến bằng tia gama" MT1 có nhiều đặc tính quí (chín sớm nên rút ngắn thời gian cach tác), thấp và cứng cây, chịu chua và phèn nên có thể trồng ở nhiều vùng khác nhau, năng suất tăng 15-25%.
Giống lúa MT1
Tạo giống bằng công nghệ tế bào
1.Công nghệ tế bào thực vật
a.Lai tế bào sinh dưỡng xôma 
Khái quát :
- Vì tế bào thực vật có thành tế bào cellulo nên phải tách bỏ thành tế bào để có thể lai tế bào soma(lai tế bào trần) một cách dễ dàng.
- Nhờ công nghệ nuôi cấy tế bào và lai tế bào trần đã cho phép các nhà tạo giống tạo nên những tế bào lai khác loài,chi,họ,bô,....những tế bào lai này được gọi là tế bào soma. Từ tế bào lai tạo này tạo nên mô sẹo và sẽ tái sinh nên cây lai soma mang đặc điểm di truyền của cả bố và mẹ.
Quy trình :
Tạo tế bào trần
Dung hợp tế bào trần
Nuôi cấy tế bào trần
Tái sinh cây từ tế bào trần
Thành tựu
Pomato
Dùng kỹ thuật lai soma để lai tế bào khoai tây với tế bào cà chua, đã tạo nên cây lai, mang đặc tính của khoai tây và cà chua, có tính kháng bệnh cao.
Ở chi cải Brassica, nhờ dung hợp protoplast, đã tổng hợp được loài Brassica napus từ hai loài B. oleracea và loài B. Campestris.
loài B. Campestris
loài B. oleracea
 loài Brassica napus
Ở thuốc lá, loài Nicotiana tabacum dễ lây nhiễm vi khuẩn gây bệnh đốm lửa,nấm đen. Trong khi đó, loài N. Rustica chống được các bệnh trên. Con lai hữu tính giữa hai loài này bất thụ, nhưng con lai soma giữa chúng lại hữu thụ và có khẳ năng kháng lại những bệnh trên.
loài N. Rustica
loài Nicotiana tabacum
Cây họ đậu, bằng kỹ thuật dung hợp protoplast, người ta đã tạo ra được con lai soma giữa cỏ ba lá với cây Medi, và sử dụng chúng trong việc sản xuất chất tanin từ lá.
cỏ ba lá
cây Medi
Cây lúa, trong chương trình hợp tác giữa IRIR với trướng đại học Nottingham, nhờ sử dụng kỹ thuật protoplast, người ta đã tạo ra một số giống lúa có tính bất dục tế bào chất nhưng có khả năng chống chịu sâu bệnh và nhiệt độ thấp.
b.Nuôi cấy noãn hoặc hạt phấn 
Khái quát
 -Nuôi cấy noãn hoặc hạt phấn chưa thụ tinh trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành cây đơn bội
 -Từ một tế bào đơn bội, được nuôi trong ống nghiệm vói các hóa chất đặc biệt, người ta có thể tạo nên các mô đơn bội, sau đó xử lí hóa chất (cônxixin) gây lưỡng bội hóa tạo nên một cây lưỡng bội hoàn chỉnh
- Cây lưỡng bội sẽ có KG đồng hợp tử về tất cả các gen
Thành tựu
Các cây đơn bội có nguồn gốc hạt phấn đã được tạo ra ở 216 loài thuộc 78 giống, 31 họ và nhiều loài khác cũng được nghiên cứu thành công (Hu và Zhang, 1985).
Trong lĩnh vực nông nghiệp, các kết quả nghiên cứu về công nghệ tế bào - mô phôi thực vật giúp chúng ta nhanh chóng tạo ra các giống cây trồng thuần. Hàng loạt dòng thuần ở lúa (ĐV2, MT4, DT26...) đã được tạo ra bằng kĩ thuật đơn bội nuôi cấy bao phấn và nuôi cấy noãn. Đặc biệt, chúng ta đã sản xuất được dòng lúa thuần mang gene quý như gene bất dục đực tế bào chất, bất dục đực nhân (gen TGMS, PGMS). Đối với ngô, đã tạo được 5 dòng ngô thuần và hai tổ hợp ngô lai có triển vọng.
Kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào phát triển nhanh và ngày càng hiện đại mở tiềm năng to lớn cho cho nuôi cấy bao phấn hạt phấn tạo cây đơn bội từ đó tạo dòng thuần, đáng chú ý là ở các đối tượng có tầm quan trọng như: lúa gạo, lúa mạch, đại mạch, thuốc lá, ngô, khoai tây,. 
2.Công nghệ tế bào động vật
a.Nhân bản vô tính động vật
Khái niệm
Nhân bản vô tính là hiện tượng chuyển nhân của một tế bào soma vào một tế bào trứng đã lấy mất nhân, rồi kích thích phát triển thành phôi, từ đó làm cho phôi phát triển thành một cơ thể mới.
Lịch sử nhân bản vô tính
1952, John Gordon lần đầu tiên nhân bản ếch
 Thập kỉ 90, các nhà khoa học Pháp công bố sự ra đời của 6 con thỏ nhân bản vô tính từ phôi ướp lạnh 32 tế bào 
 Năm 1997, Ian Wilmus tạo ra động vật có vú nhân bản đầu tiên, cừu Dolly.
 8/2005, Tiến sĩ Hwang cho ra đời con chó đầu tiên bằng sinh sản vô tính.
Một số thành tựu
Trên thế giới
Cừu Dolly
- Ian Wilmus, Keith Campbell và các cộng sự tạo ra cừu Dolly 
(5 tháng 7 năm 1996 - 14 tháng 2 năm 2003)
- Từ 277 quả trứng có 29 phôi được tạo thành, chỉ có 3 con cừu được sinh ra và có duy nhất Dolly sống sót 
Quy trình nhân bản cừu Dolly :
Nhân bản chuột chết
Tháng 11.2008, các nhà khoa học Nhật Bản đã thành công trong việc tạo chuột sống từ mẫu chuột chết cách đó 16 năm.
Nhân bản khỉ : Bằng công nghệ đột phá các nhà khoa học Anh lần đầu tiên nhân bản được 12 cái phôi từ những con khỉ trưởng thành.
Ngựa : Các nhà khoa học Ý đã phối giống thành công cho Prometea (chú ngựa nhân bản vô tính đầu tiên). 
Lợn nhân bản vô tính : Năm 2005, Trung Quốc đã thành công trong việc nhân bản lợn → Đánh dấu bước tiến bộ về công nghệ sinh học của Trung Quốc
Lạc đà Injaz
Tiến hành:
 Trung tâm nhân giống lạc đà và Viện nghiên cứu thú y trung ương của Các tiểu vương quốc Ảrập Thống nhất nhân bản từ một con lạc đà bị giết lấy thịt năm 2005
Chào đời: 8/4/2009 
Thú cảnh nuôi
Năm 2005, các nhà khoa học Hàn Quốc công bố con chó nhân bản đầu tiên – một con chó săn giống Afghan, và họ đặt tên là Snuppy. Trước đó, vào năm 2001, con mèo nhân bản đầu tiên của thế giới ra đời với tên CC (viết tắt của “CopyCat”).
Ở Việt Nam
Nhân bản cá trạch
Người tiến hành: GS.TS Nguyễn Mộng Hùng và nhà khoa học Nga Nikitina
Nhân bản cây bạch đàn
Cao Đình Hùng hoàn thành nghiên cứu mới khi đưa ra cách nhân bản vô tính cây bạch đàn bằng phương thức cắt đốt. Đây là kết quả của gần 3 năm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ở ĐH Sunshine Coast (Australia) của anh cùng sự trợ giúp của Phó Giáo sư tiến sĩ Stephen Trueman.
Ngoài ra :
Năm 2006, viên công nghệ sinh học bước đầu thành công trong nhân bản phôi một số loài động vật hoang dã, quý hiếm. 
 Nghiên cứu nhân bản vô tính đã được thực hiện trên các loài chuột, trâu, bò nhà, bò tót, gấu, khỉ và sao la. 
 Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết nhân bản vô tính gia súc trong giai đoạn 2006-2010 là vấn đề quan tâm hàng đầu.
b. Cấy truyền phôi
Bằng kĩ thuật chia cắt phôi động vật thành nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử cung của các con vật khác nhau, người ta cũng có thể tạo ra được nhiều con vật có KG giống nhau
Ý nghĩa : nhân nhanh giống
 cải biến phẩm chất của giống
 các giống đồng nhất về KG
Tạo giống nhờ công nghệ gen
1.Khái niệm
Là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có them gen mới
Kĩ thuật tạo AND tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen
2.Các bước tiến hành
Tạo AND tái tổ hợp
Đưa AND tái tổ hợp vào trong tế bào nhận
Phân lập dòng tế bào chứa AND tái tổ hợp
3.Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen
a.Khái niệm sinh vật biến đổi gen
là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người biến đổi phù hợp theo lợi ích của mình
Phương pháp : PP1: Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen
 PP2: Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen
 PP3: Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen
b.Thành tựu
*Tạo động vật chuyển gen
Chuột chuyển gen
Vào năm 1982, Palmiter và Brinster đã thành công trong việc tạo ra động vật chuyển gen đầu tiên trên thế giới, bằng cách chuyển gen của loài chuột này sang phôi loài chuột khác. Gen chuyển đã biểu hiện ở chuột chuyển gen và các thế hệ con cháu của chúng. Hai nhà khoa học này đã nhận được giải thưởng Charles Leopold Mayer, giải thưởng cao quí nhất của Viện Hàn lâm khoa học Pháp vào năm 1994.
Thỏ chuyển gen
Vào năm 2001, Eduardo Kac, giáo sư thuộc Học viện Nghệ thuật Chicago, Mỹ đã kết hợp với các nhà Di truyền học Pháp đã tạo một con thỏ chuyển gen có khả năng phát ra ánh sáng màu lục ở trong tối bằng cách vi tiêm gen mã hoá protein huỳnh quang màu xanh lá cây có nguồn gốc từ sứa vào hợp tử thỏ 
Còn có loài thỏ chuyển gen người lấy sữa thì đã được vắt sữa trên quy mô công nghiệp tại công ty sinh học Phamging có cơ sở ở Hà Lan
Sữa thỏ chứa protein người được dùng để bào chế thành một loại thuốc mới điều trị bệnh angioedema do di truyền, một bệnh rối loạn máu hiếm gặp có thể dẫn việc sưng phồng các mô của cơ thể. 
Lợn chuyển gen
Năm 1985, Hammer và cộng sự đã công bố tạo được lợn chuyển gen GH bằng phương pháp giống như đã được sử dụng để tạo ra chuột “khổng lồ“ từ năm 1982.
Lợn chuyển gen được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau đặc biệt là trong việc tăng tỉ nạc/mỡ, tăng khối lượng để đem lại hiệu quả kinh tế. Trong y học, sử dụng một số nội tạng để thay thế cho người.
Ngoài ra :
Tạo ra cừu chuyển gen mà trong sữa của chúng có chứa protein Lactoferrin có tác dụng như một chất kháng sinh. 
Tạo ra dê chuyển gen mà trong máu của chúng có chứa yếu tố antitrombine, một glucoprotein có chức năng điều hòa sự đông máu. 
Khỉ chuyển gen
Bằng PP vi tiêm đã tạo được khỉ chuyển gen phát ra ánh sáng xanh
Gà chuyển gen
Gà chuyển gen được phát triển nhằm các mục đích: phát triển, cải tiến các phương pháp, kỹ thuật thí nghiệm; sản xuất dược phẩm và protein trong trứng để sử dụng trong y học người và vật nuôi; nhận biết và khai thác các tính trạng sinh học có lợi cho sản xuất thịt gia cầm; nghiên cứu sự phát triển phôi.
Cá chuyển gen
Có rất nhiều PP chuyển gen vào cá,PP có hiệu quả nhất là vi tiêm trực tiếp DNA vào phôi.
Chuyển gen vào phôi và cá bột thành công bằng phương pháp xung điện, chuyển gen ngoại lai vào cá bằng phương pháp biến nạp bằng xung điện,gen luciferase đom đóm và lacZ của E. coli và chuyển vào trứng thụ tinh đã loại bỏ màng chorion của cá trê Châu Phi và cá mú vằn bằng phương pháp xung điện. 
Cá chép (Common carp) chuyển gen hormone sinh trưởng
Cá trê Châu Phi (Channel catfish) chuyển gen hormone sinh trưởng 
Cá hồi chuyển gen hoocmon sinh trưởng : phải và cá hồi đối chứng : trái
Giá trị thương mại :
Việc tạo một con vật chuyển gen trong giai đoạn hiện tại còn đắt (100.000-200.000 USD năm 1999) và hy vọng vài năm sau chỉ có 5000 USD
Hiệu quả của động vật chuyển gen đem lại khá cao, công ty Winscosin dự tính một con bò chuyển gen trong vòng đời của nó có thể tạo ra 200-300 triệu USD trị giá dược phẩm 
Ở Việt nam, công nghệ gen được phát triển khá mạnh mẽ.
Chuyển gen thực vật và động vật đã được tiến hành ở nhiều cơ sở nghiên cứu như Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Công nghệ sinh học,Trung tâm công nghệ sinh học -Đại học quốc gia Hà nội
Ở động vật, nghiên cứu chuyển gen mới được bắt đầu.
 *Cây trồng biến đổi gen
Cây trồng chuyển đổi gen được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1982, bằng việc sử dụng loại cây thuốc lá chống kháng sinh. Những khu vực trồng thử nghiệm cây thuốc lá có khả năng chống thuốc diệt cỏ đầu tiên là ở Pháp và Hoa Kỳ vào năm 1986.
Diện tích cây trồng biến đổi gen toàn cầu tăng đáng kể từ 1,7 triệu ha vào năm 1996 lên trên 175 triệu ha vào năm 2013. Trong đó các quốc gia giữ có diện tích canh tác cây trồng công nghệ sinh học (CNSH) lớn có thể kể đến như Hoa Kỳ với diện tích canh tác cây trồng CNSH là 70,2 triệu ha
Diện tích canh tác ở các nước đang phát triển đang ngày càng được mở rộng. Tỷ trọng diện tích canh tác cây trồng CNSH của nông dân Mỹ La tinh, châu Á và châu Phi lên tới 54% trong tổng diện tích canh tác cây trồng CNSH toàn cầu (tăng 2% so với năm 2012)
Đặc biệt Trung Quốc, với dân số 1,3 tỷ người, là nước đông dân nhất trên thế giới, cây bông CNSH ở Trung Quốc đã đem lại lợi ích kinh tế trên 15 tỷ USD trong vòng 12 năm từ năm 1996 đến năm 2012. 
Việt Nam
Tình hình thực tế
Thực phẩm biến đổi gen đã có mặt khá lâu trên thị trường Việt Nam, hầu hết người dân nào cũng đã dùng qua những sản phẩm này. Tuy nhiên có một thực tế là không phải người tiêu dùng nào cũng có những hiểu biết cần thiết về loại thực phẩm mà họ đang sử dụng, vì vậy Bộ Y tế Việt Nam đã đưa ra yêu cầu: Cần thông tin rõ ràng về sản phẩm biến đổi gen với người tiêu dùng. Nhà sản xuất cần đưa ra khuyến cáo: Nếu sản phẩm nào có quá 5% thành phần trong sản phẩm thì phải dán nhãn công bố. 
Có một thực tế, những loại thực phẩm biến đổi gen đang có mặt hầu hết ở các chợ và siêu thị tại thành phố Hồ Chí Minh. Một cuộc khảo sát cho thấy 111/323 mẫu thực phẩm gồm: bắp, đậu nành, khoai tây, gạo, cà chua, đậu Hà Lan chọn ngẫu nhiên ở 17 chợ, siêu thị trên địa bàn thành phố được kiểm nghiệm cho kết quả là sản phẩm biến đổi gen, trong đó có bắp Mỹ, bắp trái non, bắp non đóng hộp, bột bắp, bắp giống có nguồn gốc trong nước và nước ngoài dương tính với promoter 35S hoặc terminatornos - một dạng biến đổi gen. Dự kiến đến năm 2015 Việt Nam sẽ cho áp dụng trồng đại trà ba loại cây trồng biến đổi gen bao gồm: đậu tương và ngô để phục vụ cho chăn nuôi; cây bông phục vụ cho dệt may.
Một số sản phẩm
Bằng cách cấy thêm gene, các nhà khoa học Thuỵ Sỹ vừa tạo ra loại ngô có khả năng tiết ra hoá chất để diệt sâu khi chúng gặm rễ.
Bọ ngô 
Đu đủ biến đổi gen : trái và mấu đối chứng : phải
Tạo giống lúa gạo vàng có khả năng tổng hợp được b-carotene (Tiền chất tạo vitamin A trong hạt). 
Cà chua chuyển gen kháng sinh vật ký sinh (bên phải) 
và cà chua đối chứng (bên trái) 
Khoai tây bình thường và khoai tây chuyển gen
Cà chua chuyển gen chậm chín và kháng virut
Súp lơ biến đổi gen
	*Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen
Công nghệ gen có thể được ứng dụng để tạo ra các dòng vi khuẩn mang gen của loài khác như insulin của người Ínulin dùng làm thuốc chữa bệnh tiểu đường
Một số ứng dụng khác
Làm sạch môi trường như phân hủy rác thải, dầu loang
...
HẾT